福建省南安市第三中学 362305
物理实验教学是高中物理教学中的一个重要环节，在实验教学中要用到一些基本测量仪器。游标卡尺是高中物理实验中测量物体厚度和外径，内径及深度的一种重要测量仪器，高考中的实验部分也经常考察游标卡尺的使用及其读数。很多学生到了高三年，对游标卡尺的使用原理和读数还不是很清楚。本人从以下几方面来谈一下本人在游标卡尺的使用原理和读数这堂课的教学中讲的几个重点。
一、游标卡尺的构造
如图1所示，游标卡尺可以用来测量物体的外径，内径及深度。建议上课时候拿实物来演示给学生看，或者分组让学生自己动手。
二、游标卡尺的测量原理
游标卡尺上有主尺和游标尺。主尺与外测量爪的左爪，内测量爪的左爪是连为一体的。游标尺与外测量爪的右爪，内测量爪的右爪，深度尺是连为一体的。我们以测物体外径为例来谈一下其测量原理。先看一下当外测量爪的两爪之间距离为零时，主尺上的0与游标尺上的0是对准的，如图2所示。
我们在测量的时候，需要移动游标尺。由于游标尺与外测量爪的右爪，内测量爪的右爪，深度尺是连为一体的。所以外测量爪的右爪，内测量爪的右爪，深度尺也跟随游标尺一起移动。如图3所示，待测物体放在两个外测量爪之间，待测物体的外径就是两外测量爪之间的距离X，也是主尺上的0与游标尺上的0之间的距离。因此游标卡尺的读数就是读两个0之间的距离。
三、读数原理
游标卡尺有10分度，20分度，50分度三种。我们以最简单的10分度为例谈一下游标卡尺的读数原理。
1.主尺与游标尺之间的关系。主尺上的刻度为国际标准刻度，单位是cm，最小刻度是1mm。叫学生观察主尺上的0与游标尺上的0对准的时候，游标尺上的最后一格对准主尺上面的9mm处，如图4所示。游标尺上共有十一条线，共十个间隔，十个间隔总长度为9mm。也就是说游标尺上每两条线间的间隔（最小刻度）为0.9mm，比主尺的最小刻度小了0.1mm。
2.读数方法。前面我们谈到物体的外径就是上下两个0之间的距离，所以读数时就是读两个0间的距离，以图5为例，两个0之间的距离超过3mm，并且超过了一小段距离，在图中加黑的线段的第一段（从左往右数）就是超过3mm的那一小段，游标卡尺读数的难点就是要学会读那一小段距离。
游标尺的刻度6那条线与主尺上的某一刻度刚好对准，所以游标尺刻度6与主尺对准的那条线间的距离为0，由于主尺上两条刻度线间的距离为1mm，而游标尺上两条刻度线间的距离为0.9mm，所以游标尺上刻度5，4，3，2，1，0与主尺上的刻度线就不会对准。从图5中可以看出图中加黑的线条（加黑线条为主尺上刻度线与游标尺上刻度线之间的距离）的长度从右往左边数，依次为0.1mm×1，0.1mm×2，0.1mm×3，0.1mm×4，0.1mm×5，0.1mm×6。
加黑线条从右边往左边数的最后一条为0.6mm，正是我们要读的超过主尺3mm的那一小段距离。也刚好是0.1mm×6=0.6mm得来。这里面的0.1就是游标卡尺的精确度，6为游标尺上刻度6与主尺上某一刻度对其。最终图5的读数为3mm+0.1mm×6=3.6mm。
10分度的游标卡尺的读数的规律可以总结为X=A+0.1×N。其中A为从主尺上读出主要部分，即游标尺的零刻度线对准的主尺上的刻度值A(应以mm为单位）。0.1mm为精确度，也是主尺也游标尺最小刻度的差值，其值由1mm/10得来。N为游标尺上的第N条刻度线与主尺上的某条刻度线对准。
3.拓展到20分度和50分度。与10分度的游标卡尺的原理一样，10分度游标卡尺是游标尺上的最小刻度比主尺最小刻度小了1mm/10，所以其精确到0.1mm。而20分度的游标卡尺的游标尺上的最小刻度比主尺最小刻度小了1mm/20，所以其精确到0.05mm。50分度的游标卡尺的游标尺上的最小刻度比主尺最小刻度小了1mm/50，所以其精确到0.02mm。同理可得：20分度游标卡尺读数规律为X=A+0.05×N；50分度游标卡尺读数规律为X=A+0.02×N。
论文作者:洪明伟
论文发表刊物:《教育学文摘》2016年1月总第180期
论文发表时间:2016/3/30
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